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Le stress provoqué par les vols spatiaux offre aux virus dormants portés par les astronautes un terrain favorable à leur réactivation. Une observation qui inquiète les chercheurs de la Nasa. Surtout dans la perspective de vols vers Mars et au-delà.

Dans l'espace, les astronautes sont exposés à la microgravité et au rayonnement cosmique . Au décollage et au retour sur , ils subissent aussi des accélérations extrêmes. Des défis qui peuvent être aggravés par divers facteurs de comme l'isolement ou la perturbation des cycles veille-sommeil.

Pour étudier les effets physiologiques des vols spatiaux sur les astronautes, des chercheurs de la ont analysé des échantillons de , de sang et d'urine, avant, pendant et après les missions. Ils ont découvert que les virus de l'herpès sont réactivés chez plus de la moitié des membres d'équipage. Et les taux de réactivation augmentent avec la des vols.

Des solutions à trouver pour les missions vers Mars

" Pendant les vols, la d'hormones du stress ( et adrénaline ) augmente. Or elles sont connues pour affaiblir le système immunitaire  ", explique le docteur Satish Mehta. Ainsi les cellules immunitaires des astronautes se révèlent moins efficaces, et parfois même jusqu'à 60 jours après leur retour sur Terre. De quoi permettre aux virus qu'ils portent de se réactiver.

Jusqu'à présent, cette réactivation virale est généralement restée asymptomatique. Mais le risque existe de contaminer des personnes immunodéprimées ou de jeunes enfants au retour sur Terre. Car le reste actif jusqu'à 30 jours après. Et " l'ampleur, la et la durée de l'excrétion virale augmentent avec la durée du vol spatial ", précise le docteur Satish Mehta. Ainsi, la mise au point de mesures pouvant contrer la réactivitation virale apparaît essentielle au succès des futures missions humaines vers Mars .

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Les vols spatiaux réactivent les virus dormants des astronautes

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Le stress provoqué par les vols spatiaux offre aux virus dormants portés par les astronautes un terrain favorable à leur réactivation. Une observation qui inquiète les chercheurs de la Nasa. Surtout dans la perspective de vols vers Mars et au-delà. Dans l'espace, les astronautes sont exposés à la microgravité et au rayonnement cosmique .

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La réalisation d'une mission spatiale habitée vers Mars constitue un des objectifs à long terme fixés à l' astronautique depuis ses débuts. Initialement thème de science-fiction, il est devenu pour certains, à la suite du débarquement de l'homme sur la Lune en 1969, la prochaine étape de la conquête spatiale.

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ESPACE - Mars, c'est loin. Prochaine étape de la conquête spatiale, la planète rouge peut se situer entre 55 et 400 millions de kilomètres de la Terre, une variable qui aura son importance pour fixer la date du premier vol qui y emportera des humains. En l'état actuel, le voyage devrait durer au moins six mois, sans compter le retour au moins aussi long en fonction de la distance entre les deux planètes. Sauf si les avancées technologiques permettent d'aller (beaucoup) plus vite.

Comme le rapporte le HuffPost américain, la Nasa a bien l'intention d'avancer dans ce domaine. L'agence spatiale américaine a récemment choisi de financer le développement du projet VASIMR, acronyme anglais qui désigne une fusée à propulsion magnéto-plasmique à impulsion spécifique variable. Derrière cette succession de termes barbares, on retrouve un mode de propulsion spatiale qui permettrait d'atteindre Mars en seulement 39 jours.
Un moteur révolutionnaire
Comme l'expliquait Le Figaro en 2010, ce mode de propulsion "consiste à chauffer du gaz argon jusqu'à plusieurs millions de degrés Celsius", ce qui permet d'obtenir un "faisceau de plasma" qui va être ensuite "accéléré puis éjecté à travers une bobine électromagnétique de diamètre variable permettant d'obtenir une poussée plus ou moins forte selon son degré d'ouverture". Un moteur révolutionnaire qui pourrait être alimenté grâce à un réacteur nucléaire.

Dans le cadre de son programme Next Space Technologies for Exploration Partnerships ("partenariats pour les futures technologies d'exploration spatiale"), la Nasa a décidé d'apporter son financement à une douzaine de technologies avant-gardistes, parmi lesquelles VASIMR, développé par la société AARC (Ad Astra Rocket Company) sort véritablement du lot.

Ce contrat s'élève à 10 millions de dollars sur trois ans, expliquent nos confrères, et devrait permettre de construire un prototype pouvant fonctionner à une forte puissance pendant au moins 100 heures. L'objectif? Que ce prototype atteigne 5 sur l'échelle de "niveau de préparation" de la Nasa, qui en compte 9.

"La fusée VASIMR ne sert pas à lancer des choses dans l'espace ou à les faire revenir sur Terre, mais plutôt à propulser des choses qui y sont déjà", explique de son côté le physicien et astronaute Franklin R. Chang-Diaz, concepteur du projet, que certains critiquent en estimant que son invention n'est pas vraiment réaliste et nécessiterait une énergie littéralement phénoménale pour pouvoir fonctionner.

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Mars à seulement 39 jours de la Terre? La Nasa y croit

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ESPACE - Mars, c'est loin. Prochaine étape de la conquête spatiale, la planète rouge peut se situer entre 55 et 400 millions de kilomètres de la Terre, une variable qui aura son importance pour fixer la date du premier vol qui y emportera des humains.

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Doc 10 : La difficulté d'un voyage vers Mars 

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Doc 10 : La difficulté d'un voyage vers Mars 

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La difficulté d'un voyage vers Mars a de quoi décourager les plus entreprenants : la planète ne s'approche jamais à moins de 80 millions de kilomètres de la nôtre, de sorte qu'un aller et retour prendrait plusieurs années.

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Doc 5 :Propulsion ionique contre propulsion chimique 

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Doc 5 :Propulsion ionique contre propulsion chimique 

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Le moteur ionique peut-il nous permettre d’atteindre de nouvelles étoiles ?

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Doc 1 :Comment échapper à l'attraction terrestre ?

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Doc 1 :Comment échapper à l'attraction terrestre ?

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Une nouvelle vidéo chaque jour, de l'actu et des enquêtes sur les grands sujets scientifiques du moment... le blob est le nouveau média numérique de la Cité des sciences et de l'industrie et du Palais de la découverte.

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Doc 3 : Les nouveaux modes de transport 

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Doc 3 : Les nouveaux modes de transport 

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Nouveaux modes de transport

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L'espace est vaste. Un voyage vers la Lune - notre voisine dans l'espace - prend trois jours avec des fusées classiques à propulsion chimique. Les voyages vers Mars, les astéroïdes ou les planètes extérieures du système solaire dureraient plusieurs mois ou même plusieurs années.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Navigation spatiale

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Jusqu'à maintenant, presque toutes les missions spatiales ont utilisé des moteurs fusée alimentés par des carburants chimiques. Malheureusement, ces moteurs ne sont pas très efficaces. Plus de la moitié du poids au décollage du vaisseau spatial Rosetta de l'ESA était par exemple constituée de carburant.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Perte osseuse

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50% des femmes de plus de 60 ans ont des os fragiles. Au microscope, la partie centrale de l'os semble avoir été grignotée. Ceci entraîne une forte augmentation des fractures de la hanche, du poignet ou de la colonne vertébrale. L'un des principaux facteurs de risque est la maladie et le manque d'exercices.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Faiblesse musculaire

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Nous utilisons nos muscles pour marcher, soulever des objets ou monter les escaliers. Dans l'espace, les muscles s'affaiblissent parce qu'ils ne doivent plus surmonter la force de la gravité. Lorsqu'ils retrouvent une gravité normale à leur retour sur Terre, les astronautes ont une sensation de lourdeur et ont du mal à garder l'équilibre.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - La toilette

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Vivre dans une station spatiale, c'est un peu comme dans le désert. Il y a très peu d'eau disponible, chaque goutte est précieuse.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Apprendre à vivre ensemble

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Votre domicile vous manque-t-il après une absence d'une semaine ou deux? Vous sentez-vous abandonné après quelques heures de solitude? Dans ce cas, vous pourriez ne pas apprécier d'être astronaute.

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Apesanteur

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Dans notre vie de tous les jours, nous pouvons nous asseoir, marcher, ramasser quelque chose sur le sol ou nous allonger sur un lit. Rien de tout cela n'est possible en orbite.

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Doc 12 : Aller sur Mars : un parcours semé d'embûches 

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Doc 12 : Aller sur Mars : un parcours semé d'embûches 

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Site web de l'Agence spatiale canadienne

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Aller sur Mars : un parcours semé d'embûches

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Aller sur Mars : un parcours semé d'embûches

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ESA - Space for Kids - La Vie dans l'Espace - Voyage vers Mars et troubles du sommeil

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Le jour où nous partirons sur Mars, le voyage sera long et difficile. Des chercheurs ont analysé les résultats de l'étude Mars 500, qui a eu lieu de 2010 à 2011, en nous donnant ainsi une meilleure idée des problèmes physiques et mentaux pouvant survenir pendant les missions d'exploration martienne.

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Doc 11 : Les contraintes d'un voyage dans l'espace 

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Doc 11 : Les contraintes d'un voyage dans l'espace 

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- la plus connue est l' apesanteur, c'est à dire qu'il n'y a pas de gravité, qui a un effet important sur le sens de l'équilibre. En temps normal c'est l'oreille interne qui permet de nous maintenir à la verticale, mais dans le cas d'apesanteur elle ne fonctionne plus correctement. Apparaissent alors différents symptômes : cela va du simple mal de tête au vomissement avec nausée et une sensation de désorientation : c'est le space motion sickness (le mal de l'espace)

- l'atrophie musculaire : en apesanteur certains muscles ne servent plus à rien. Elle réduit l'habilité, la force, la locomotion et le maintien d'une posture correcte, des douleurs musculaires et ligamentaires peuvent apparaître. Pour essayer de lutter contre, il faut faire des exercices physiques intenses et quotidiens comme du vélo, de la musculation.

- une fragilisation des os : sans gravité la colonne vertébrale grandit, le calcium et certains minéraux comme le phosphore quittent les os, qui se fragilisent ,car ils portent tout le poids du corps. Une nourriture riche en calcium et des exercices physiques sont nécessaires pour éviter cette fragilisation.

- une diminution du nombre de globules rouges et de lymphocytes T qui présente un risque en cas de blessure ou d'infection.

- les radiations : il y a un risque de mutation, de cancers, d'une diminution de la durée de vie.

- Il n'existe pas que des contraintes physiques, des problèmes d'ordres psychologiques peuvent faire leur apparition. En effet, l'équipage enfermé dans un espace assez réduit peut devenir anxieux, car il sera seul sans l'aide de qui que se soit pour faire face à d'éventuels problèmes. Il peut également y avoir une baisse de communication, une augmentation de l'hostilité entre les astronautes.

- Un dernier problème se pose et concerne la nourriture car il faut en prévoir suffisamment pour l'aller, le temps qu'ils vont rester sur Mars et le retour. Et oui on ne peut tout de même pas les mettre au régime !

Comme on peut le constater ce voyage n'est pas de tout repos ! ! !

La Trajectoire

Lors du voyage se posent également d'autres problèmes, des difficultés par rapport à la trajectoire

¤ une trajectoire approximative : - on sait déjà que le vaisseau spatial avait pour trajectoire l'orbite de transfert d'Hohmann qui en fait est tangente aux points de départ et d'arrivée
aux orbites respectives des deux planètes si l'on considère que les orbites des planètes sont parfaitement circulaires ce qui en fait n'est pas le cas. En effet, l'excentricité de la Terre est de 0,067 et celle de Mars de 0,093 alors que pour un cercle elle est nulle.
- le référentiel de Copernic n'est pas parfaitement galiléen donc le vaisseau est soumis à des forces d'inertie qui le feront dévier de sa trajectoire supposée.
- les lois de Kepler, utilisées pour la trajectoire, sont des lois approchées, qui ne prennent pas en compte l'attraction mutuelle des planètes.

¤ une trajectoire complexe : - d'autre part, Mars et la Terre ne sont pas coplanaires, c'est à dire qu'elles ne sont pas situées sur un même plan. Le plan de l'écliptique qui regroupe le centre du soleil et toutes les planètes du système solaire est un plan théorique, et il y a en fait 1,85 degrés d'écart entre les orbites de Mars et de la Terre. Cette variation ne doit pas être négligée car sur des distances astronomiques, elle nécessite de grosses quantités de carburants supplémentaires.la troisième lorsque le vaisseau est assez loin de la Terre : on ne prend alors en compte que la force de gravitation du soleil et du vaisseau.

- le problème de n corps va intervenir ; on connaît presque parfaitement comment se passe la loi de la gravitation à deux corps énoncée par Newton :" deux corps à symétrie sphérique de masse exercent l'un sur l'autre des forces d'attraction de même intensité, de même direction mais de sens contraires telle que
wwww F= G X (1/R²) X Ma X Mb
wwww où R est la distance entre les deux corps a et b et Ma et Mb leurs masses respectives
wwww et G est la constante universelle de gravitation " cependant la situation se complique énormément dès que trois corps au moins interviennent. Or dans le cas qui nous intéresse il y a le vaisseau, Mars, la Terre et le soleil soit 4 corps à prendre en compte voire plus... Il faut donc alors, selon la position du vaisseau dans l'espace, négliger certaines forces d'attraction et faire des approximations successives sur l'évolution dynamique du système.
4) la quatrième lorsque le vaisseau est assez proche de Mars et que la force de gravitation de Mars n'est plus négligeable : on se retrouve encore avec le problème de 3 corps.
5) enfin, lorsque le vaisseau est très proche de Mars, on peut négliger le soleil.
Pour le voyage vers Mars, on peut distinguer différentes phases :
1) la première lorsque le vaisseau part de la Terre : on peut ici considérer qu'il n'y a que deux corps importants qui interviennent, le vaisseau et la Terre.
2) la seconde lorsque le vaisseau s'est éloigné un peu de la Terre et que la force de gravitation du soleil n'est plus négligeable : on a alors 3 corps et le problème devient beaucoup plus complexe !
3)

¤ difficultés pour les vitesses :
la masse du vaisseau varie énormément au cours du trajet puisque la technologie embarquée est souvent très légère, et la propergol utilisé représente une grande partie de la masse donc à chaque poussée pour augmenter ou réduire sa vitesse, on peut grossièrement considérer que la masse est divisée par deux.

Anne-Laure VALLEE, Pauline EVAIN, Carole BARRAT
dans le cadre des Travaux Pratiques Encadrés, Lycée Saint-Sauveur, Redon

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la plus connue est l' apesanteur, c'est à dire qu'il n'y a pas de gravité, qui a un effet important sur le sens de l'équilibre. En temps normal c'est l'oreille interne qui permet de nous maintenir à la verticale, mais dans le cas d'apesanteur elle ne fonctionne plus correctement.